 
 中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (3): 95-102.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0075
收稿日期:2023-01-29
									
				
											修回日期:2023-05-15
									
				
									
				
											出版日期:2024-01-17
									
				
											发布日期:2024-01-17
									
			通讯作者:
					作者简介:毛亮阳,男,2000年出生,海南儋州人,硕士,研究方向:微生物资源挖掘与利用。通信地址:150080 黑龙江省哈尔滨市南岗区学府路74号 黑龙江大学生命科学学院,Tel:0451-86609016,E-mail:1432218771@qq.com。
基金资助:
        
               		MAO  Liangyang( ), LI  Na, GE  Jingping(
), LI  Na, GE  Jingping( )
)
			  
			
			
			
                
        
    
Received:2023-01-29
									
				
											Revised:2023-05-15
									
				
									
				
											Published-:2024-01-17
									
				
											Online:2024-01-17
									
			摘要:
旨在解决Klebsiella pneumoniae在利用混合碳源发酵生产2,3-丁二醇(2,3-butanediol,简称2,3-BD)时会产生碳分解代谢抑制(Carbon catabolite repression,CCR)效应,导致生产效率下降的问题。本研究以Cm抗性基因为标记,采用λRed同源重组技术成功构建ptsG基因缺失菌株K. pneumoniae HD79-N。此外,在利用葡萄糖与木糖混合碳源(葡萄糖:木糖=2:1)发酵的结果显示,K. pneumoniae HD79-N菌株由于敲除ptsG基因显著减弱了CCR效应,使其能够同步利用葡萄糖与木糖生产2,3-BD且最终产量达9.81±0.38 g/L。同时,K. pneumoniae HD79-N[0.23±0.01 g/(L·h)]菌株木糖利用率也比K. pneumoniae HD79[0.15±0.00 g/(L·h)]菌株提高了57.82%。本研究结果为缓解ptsG基因对K. pneumoniae菌株的CCR作用及提升2,3-BD的产量提供技术参考。
毛亮阳, 李娜, 葛菁萍. ptsG基因敲除对肺炎克雷伯氏菌CCR效应的缓解及发酵产2,3-BD的影响[J]. 中国农学通报, 2024, 40(3): 95-102.
MAO Liangyang, LI Na, GE Jingping. ptsG Knockout: The Impact on CCR Effect of Klebsiella pneumoniae and Its Fermentation Production of 2,3-BD[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(3): 95-102.
| 序号 | 名称 | 菌株用途 | 菌株特点 | 菌株来源 | 
|---|---|---|---|---|
| 1 | K. pneumoniae HD79 | 出发菌株 | 野生型 | 黑龙江大学微生物重点实验室保存 | 
| 2 | E. coli DH5α | 克隆和转化 | ΔlacU169, Rˉ, Mˉ, Ampr | |
| 3 | K. pneumoniae HD79-N | 用于本探究 | Cmr, ΔptsG, Cmr | 自行构建 | 
| 序号 | 名称 | 菌株用途 | 菌株特点 | 菌株来源 | 
|---|---|---|---|---|
| 1 | K. pneumoniae HD79 | 出发菌株 | 野生型 | 黑龙江大学微生物重点实验室保存 | 
| 2 | E. coli DH5α | 克隆和转化 | ΔlacU169, Rˉ, Mˉ, Ampr | |
| 3 | K. pneumoniae HD79-N | 用于本探究 | Cmr, ΔptsG, Cmr | 自行构建 | 
| 序号 | 名称 | 质粒特点 | 质粒用途 | 质粒来源 | 
|---|---|---|---|---|
| 1 | pMD18-T | Ampr, lacZ, 2692 bp | 克隆载体 | 大连宝生物有限公司 | 
| 2 | pKD46 | Ampr, Exo, Beta, Gam, 6329 bp | 同源重组 | 北京鼎国生物科技有限公司 | 
| 3 | pLysS | Cmr, T7 lysozyme, 4886 bp | 克隆cm基因 | 
| 序号 | 名称 | 质粒特点 | 质粒用途 | 质粒来源 | 
|---|---|---|---|---|
| 1 | pMD18-T | Ampr, lacZ, 2692 bp | 克隆载体 | 大连宝生物有限公司 | 
| 2 | pKD46 | Ampr, Exo, Beta, Gam, 6329 bp | 同源重组 | 北京鼎国生物科技有限公司 | 
| 3 | pLysS | Cmr, T7 lysozyme, 4886 bp | 克隆cm基因 | 
| 引物名称 | 引物序列(5’-3’) | 用途 | 
|---|---|---|
| ptsG1-F | CCGTACTGCCTATCGCAGGTATC | 克隆ptsG1上游片段594 bp | 
| ptsG1-R | gacaccaggCGTTCCGATGTGATGCAGACC | |
| ptsG2-F | tggtgctacgcGCGATTTGGCACTCTGCTAAAC | 克隆ptsG2下游片段579 bp | 
| ptsG2-R | GTACGCCAGAACCTGCCACTAC | |
| cmr-F | GATCATCTGAACGCGGCACGTAAGAGGTTCC | 克隆cmr序列888 bp | 
| cmr-R | CACGCCATTCCCCGCTTATTATCACTTATTCA | |
| pKD46-F | CCCAGCCCTGTGTATAACTCAC | 验证转化结果 1387 bp | 
| pKD46-R | CAACTCGGTCGCCGCATACA | |
| ptsG-F | AGCCAAAGCGAGTAAAGTTCAC | 验证重组结果2507 bp | 
| ptsG-R | GCGGACTGTTTTCAGGGTTAT | |
| M13R | GTAAAACGACGGCCAGT | 验证重组质粒 | 
| M13F | TGTAAAACGACGGCCAGT | |
| ptsG-up | CGTGATCCTCTCCTTCATTTG | qRT-PCR检测扩增ptsG | 
| ptsG-down | tAAGCCGCCAGACAGTTTG | |
| xylA-up | CGGGCGAAGTTATTGCTG | qRT-PCR检测扩增xylA | 
| xylA-down | GGCTTTCCGTCATTACAACC | |
| xylB-up | CCGCCGATAAGCGTGAT | qRT-PCR检测扩增xylB | 
| xylB-down | GGTGTGGTTCCTGCCCTAT | |
| xylE-up | TTCCGCACCGAACATCC | qRT-PCR检测扩增xylE | 
| xylE-down | GCCCGCTTTACATTGCC | |
| xylF-up | ACCTTCCTGCTTGGCTTCT | qRT-PCR检测扩增xylF | 
| xylF-down | aCTGGCAGAAAGACCGTGAT | |
| xylG-up | GCAGTTCGGATGAAATGACA | qRT-PCR检测扩增xylG | 
| xylG-down | tCCAGCAAAAGGCGATTC | |
| xylH-up | ACCCACCATCCGTTCCA | qRT-PCR检测扩增xylH | 
| xylH-down | GCCATCGTCGTCATTATGC | |
| 16S rDNA-up | TGTGTAGCCCTGGTCGTAAG | qRT-PCR检测扩增内参基因 | 
| 16S rDNA-down | CGGACATCCACAGAACTTAGC | 
| 引物名称 | 引物序列(5’-3’) | 用途 | 
|---|---|---|
| ptsG1-F | CCGTACTGCCTATCGCAGGTATC | 克隆ptsG1上游片段594 bp | 
| ptsG1-R | gacaccaggCGTTCCGATGTGATGCAGACC | |
| ptsG2-F | tggtgctacgcGCGATTTGGCACTCTGCTAAAC | 克隆ptsG2下游片段579 bp | 
| ptsG2-R | GTACGCCAGAACCTGCCACTAC | |
| cmr-F | GATCATCTGAACGCGGCACGTAAGAGGTTCC | 克隆cmr序列888 bp | 
| cmr-R | CACGCCATTCCCCGCTTATTATCACTTATTCA | |
| pKD46-F | CCCAGCCCTGTGTATAACTCAC | 验证转化结果 1387 bp | 
| pKD46-R | CAACTCGGTCGCCGCATACA | |
| ptsG-F | AGCCAAAGCGAGTAAAGTTCAC | 验证重组结果2507 bp | 
| ptsG-R | GCGGACTGTTTTCAGGGTTAT | |
| M13R | GTAAAACGACGGCCAGT | 验证重组质粒 | 
| M13F | TGTAAAACGACGGCCAGT | |
| ptsG-up | CGTGATCCTCTCCTTCATTTG | qRT-PCR检测扩增ptsG | 
| ptsG-down | tAAGCCGCCAGACAGTTTG | |
| xylA-up | CGGGCGAAGTTATTGCTG | qRT-PCR检测扩增xylA | 
| xylA-down | GGCTTTCCGTCATTACAACC | |
| xylB-up | CCGCCGATAAGCGTGAT | qRT-PCR检测扩增xylB | 
| xylB-down | GGTGTGGTTCCTGCCCTAT | |
| xylE-up | TTCCGCACCGAACATCC | qRT-PCR检测扩增xylE | 
| xylE-down | GCCCGCTTTACATTGCC | |
| xylF-up | ACCTTCCTGCTTGGCTTCT | qRT-PCR检测扩增xylF | 
| xylF-down | aCTGGCAGAAAGACCGTGAT | |
| xylG-up | GCAGTTCGGATGAAATGACA | qRT-PCR检测扩增xylG | 
| xylG-down | tCCAGCAAAAGGCGATTC | |
| xylH-up | ACCCACCATCCGTTCCA | qRT-PCR检测扩增xylH | 
| xylH-down | GCCATCGTCGTCATTATGC | |
| 16S rDNA-up | TGTGTAGCCCTGGTCGTAAG | qRT-PCR检测扩增内参基因 | 
| 16S rDNA-down | CGGACATCCACAGAACTTAGC | 
 
												
												 
														 
												
												 
														 
												
												 
														| [1] | doi: 10.1016/j.biotechadv.2009.05.002 URL | 
| [2] | doi: 10.1016/j.biotechadv.2011.01.007 URL | 
| [3] | doi: 10.1007/s11274-016-2161-x URL | 
| [4] |  | 
| [5] | doi: 10.1002/app.v102:6 URL | 
| [6] |  | 
| [7] | doi: 10.3389/fpls.2018.00090 pmid: 29527214 | 
| [8] |  | 
| [9] | doi: 10.1189/jlb.0112024 URL | 
| [10] | doi: 10.1016/j.micinf.2007.07.004 URL | 
| [11] | doi: 10.1104/pp.103.026583 URL | 
| [12] | doi: 10.1128/JB.185.14.4003-4010.2003 pmid: 12837773 | 
| [13] | doi: 10.1016/j.cej.2017.09.097 URL | 
| [14] | pmid: 7623661 | 
| [15] | doi: 10.1016/j.biortech.2017.05.166 URL | 
| [16] | doi: 10.1016/j.fbp.2017.05.010 URL | 
| [17] | 刘汝婷, 张倩, 郭西鹏, 等. ptsG/mglB双基因敲除对大肠杆菌发酵混合糖产L-乳酸的影响[J]. 中国酿造, 2021, 40(9):82-86. | 
| [18] | 石会玲, 周宇航, 何平, 等. 阴沟肠杆菌乳酸脱氢酶基因缺失突变株的构建及其生物学特性[J]. 中国农学通报, 2021, 37(23):29-37.  doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0837 | 
| [19] | 杨奇. 大肠杆菌DH5α upp基因的敲除及其应用研究[D]. 南京: 南京理工大学, 2013. | 
| [20] | 陆竞争, 任顺利, 诸葛斌, 等. 磷酸转移酶系统关键基因敲除对Klebsiella pneumoniae产1,3-丙二醇的影响[J]. 食品与发酵工业, 2017, 43(8):22-26. | 
| [21] | 司阳, 夏黎明. 利用玉米秸秆水解液发酵生产2,3-丁二醇[J]. 食品与发酵工业, 2010, 36(2):26-29. | 
| [22] | doi: 10.1016/j.biortech.2009.05.036 URL | 
| [23] | doi: 10.1007/s00253-009-2292-1 pmid: 19838697 | 
| [24] |  | 
| [25] | doi: 10.1111/j.1574-6976.2008.00125.x pmid: 18647176 | 
| [26] | doi: 10.1007/s00253-010-2446-1 URL | 
| [27] | doi: 10.1016/j.ymben.2014.11.010 URL | 
| [1] | 石会玲, 周宇航, 何平, 黄蒙蒙, 邵帅, 葛菁萍, 凌宏志. 阴沟肠杆菌乳酸脱氢酶基因缺失突变株的构建及其生物学特性[J]. 中国农学通报, 2021, 37(23): 29-37. | 
| [2] | 康杰, 王长丽, 葛菁萍. 单倍体酿酒酵母的丙酮酸脱羧酶基因(pdc1)的敲除与鉴定[J]. 中国农学通报, 2020, 36(24): 91-98. | 
| [3] | 谢金东,杨燕燕,林 玮,俞春英,周建华,刘德强,王训立. 基于子代基因型鉴定技术研究FMR1敲除 对C57BL/6小鼠繁殖性能的影响[J]. 中国农学通报, 2015, 31(11): 68-71. | 
| [4] | 化占勇,刘雅莉,徐伟荣,王跃进,张雄飞. 同源重组快速构建百合LCHS2基因RNAi表达载体及其鉴定[J]. 中国农学通报, 2010, 26(2): 38-44. | 
| [5] | 卢从德 王代钢 杨金宏 禚苏. 高效表达dsRNA大肠杆菌BL21 RNase Ⅲ- 的构建[J]. 中国农学通报, 2009, 25(22): 0-0. | 
| [6] | 张冬梅,石振华,林歧,鲁国东,王宗华. 一个假定的稻瘟病菌RhoGEF蛋白参与营养生长和产孢过程的调控[J]. 中国农学通报, 2009, 25(11): 161-164. | 
| 阅读次数 | ||||||
| 全文 |  | |||||
| 摘要 |  | |||||